消防末端测试阀 文档

近年来水消防学术界对自动喷水灭火系统末端试水装置的功能争论较为激烈[ 1～ 4 ] ， 其争论焦点是:

功能一:“末端试水装置仅是为了检验水流指示器、压力开关、水力警铃在喷头开放时能否动作和报警的功能”；

功能二:“末端试水装置还具有其辅助检验系统水力状态的作用”。

文献[1]强调末端试水装置仅具有功能一，

文献[ 2 ] [ 3 ]强调末端试水装置除具有功能一外，还具有功能二。几次规范和学术会议上大家的观点也不尽相同， 各说其词，本文试图通过报警阀、水流指示器的功能与系统性能的测试试验方法的不同， 以及国内外的末端试水装置的图式的对比， 来说明系统末端试水装置的功能， 以及水流指示器、报警阀性能的检测方式与系统供水能力的检测方法等，从而确定末端试水装置的功能和系统供水能力的测试。

2 末端试水装置的安装图式和设置末端试水装置图式的主要区别是有没有压力表、自动控制功能2 项区别， 设置的区别在于仅湿式系统设置， 还是闭式系统都可以设置。美国N FPA末端试水装置无压力表， 强调除湿式系统以外的干式和预作用系统应设置， 我国规范对于末端试水装置的设置仅规定应在系统最不利点喷头处、每个防火分区每层应设置， 但对于什么样的系统应设置没有明确的规定，带有自控功能的末端试水装置是我国开发出来的。

2.1 末端试水装置的安装图式末端试水装置的安装图式国内外略有差异， 见图1、2、3。

图1(a) 为过去我国在工程中经常采用的末端试水装置[4] ， 图1(b)是文献[5]推荐的安装图式， 图2是文献[6]推荐的湿式和干式系统的安装图式。图3 是目前我国开发的2 种末端试水装置图式。

2.2 末端试水装置的设置 我国“喷规”推荐图1(b) 的形式， 是考虑能够准确测量出喷头处的压力。文献[6]推荐的图2 并没有设置压力表， 但分为湿式系统和干式系统。文献

[6]4-2.3.1条规定末端试水装置60s 内能出水的干式系统， 其系统管道容积可扩大为2839 L 以上; 4-3.2.2 条规定， 预作用自动喷水灭火系统， 一个预作用报警阀控制的喷头数不应大于1000 个， 但当末端试水装置60s 内能出水的预作用系统， 其系统管道容积可扩大为2839 L以上。根据上述的分析， 文献[1]提出的末端试水装置不宜用于湿式系统以外的系统， 似乎不太合理， 所以末端试水装置可以用于闭式系统的干式和预作用系统。开式系统因管道系统是开启的， 其末端试水装置开启与否都不因此而出水， 因此末端试水装置在开式系统中不能起到检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃在喷头开放时能否及时动作和报警的功能，如雨淋系统、开式水幕系统和水喷雾系统等。 综上所述， 末端试水装置仅适用于闭式系统(有传导管系统的开式系统， 可在传导管系统上设置) ， 而不应用于开式系统。末端试水装置应具有试水接头和压力表。

2.3 有自控功能的末端试水装置我国开发的具有自动控制功能的末端试水装置，如图3 (a) ， 可用于自动喷水灭火系统的自动检测，这种具有自动控制功能的末端试水装置能定期定时频繁自动检测， 及时发现系统的故障， 从而大大的提高了自动喷水灭火系统的可靠性， 所以开发能自动检测的末端试水装置是有意义的。故此在一些有条件的场所为提高系统的可靠性， 可安装具有自动控制功能的末端试水装置， 以便实现自动检测。

3 末端试水装置的功能末端试水装置的功能可分为显性功能和潜在功能， 显性功能顾名思义就是直接显示的、由肉眼能看得见的性能，末端试水装置检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警是现场可观察的， 显而易见， 因此为显性功能，其实际是检验水流指示器、报警阀的性能。潜在功能是指不能现场直接观察， 或者经过系统以外的其他辅助仪表或水力计算来完成的， 其实际是检测水流指示器、报警阀以外的系

统其他功能和性能。对于临时高压消防给水系统， 末端试水装置的显性功能通常是在报警阀压力开关动作直接启动消防泵以前完成， 即测得的是临时高压消防给水系统的稳压装置对系统的影响和作用性能， 而潜在功能是在消防泵启动以后完成。

3. 1 末端试水装置的显性功能末端试水装置的显性功能是检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警， 检验系统的可靠性， 末端试水装置可以定期或不定期的，启动或人工随时抽检系统是否处于工作状态， 以便及时排除故障， 提高系统的可靠性。文献[7 ]提出报警阀的作用和功能有3 个， ①提高系统的可靠性和灭火成功率; ②自动直接启动消防泵。③就地或远距离报警， 提醒人员尽快疏散。测试这些功能有2 种方法， 一是在报警阀的试验排水管， 二是在系统末端的末端试水装置， 显然末端试水装置仅是系统报警阀性能试验的1 种方式， 不是全部， 这也是为什么开式系统可以没有末端试水装置， 而采用报警阀本身的试验排水管来确定系统的可靠性。根据文献[5 ]的有关规定， 水流指示器的功能仅是具有报警功能和指示着火的具体位置， 不具备自动启动消防泵的功能。水流指示器上述功能的检测可通过末端试水装置， 也可通过文献[ 6 ]提供的图式检测， 见图4， 可见水流指示器也可通过2 种方式来检测其性能的可靠性。 可见无论是报警阀， 还是水流指示器其功能的检测都有2 种方式， 末端试水装置不是系统水流指示器、报警阀功能的唯一的检测途径。检测报警阀和水流指示器的功能在末端试水装置上是不需要设置压力表， 为此NFPA13 推荐的图式中没有压力表， 见图2， 但图4具有文献[5]末端试水装置的功能。 所以末端试水装置显性功能仅需要在末端试水装置设置与系统喷头相等的流量系数 值的试水接头。因此末端试水装置显性功能就是测试水流指示器和报警阀的可靠性和功能， 末端试水装置仅设置试水接头和启闭阀门即可。

3. 2 末端试水装置的潜在功能 文献[2][3]对于末端试水装置检测系统的水力状态基本一致， 即检测系统的供水能力， 如压力和流量，文献[3]还进行了详细的水力计算， 论述末端试水装置具有测试系统供水能力即——压力和流量。但本人认为这似乎不充分， 严格地讲应该是检测系统管网的水力阻力， 而不是系统的供水能力——压力和流量。末端试水装置的潜在功能应是借助系统以外的仪表或通过进一步水力计算得出的结果， 目前可以初步确定的有3项潜在功能: ①NFPA13 提出的干式、预作用系统末端放水试验的出水时间不大于60s 是系统容积放大到2839 L以上的先决条件， 其附加检测仪表是计时器或秒表; ②我国《喷规》5.0.8 第一款规定。当采用闭式自动喷水—泡沫联用灭火系统时， 湿式系统自喷水至喷泡沫的转换时间， 按4 L/s 流量计算， 不应大于3min; 此时为检验系统是否合格应在末端增设多个末端试水装置， 检测时还应附加计时器等计量装置; ③系统管网的阻力， 这要借助于水力计算。潜在功能①②一般在检测中借助计时器检验是没有什么问题的， 潜在功能③要借助水力计算才能完成，下面将着重论述。末端试水装置的潜在功能与末端试水装置的显性功能在测试时间段上不尽相同， 显性功能是在消防水泵启动以前完成， 而潜在功能①②是从打开末端试水装置的阀门起， 到出水为止的一段时间。可能启动消防泵， 也可能不启动消防泵。对于潜在功能③， 则是必须启动消防泵后才能测试等。端试水装置压力表的安装不能满足系统测压的要求， 图1 中压力表的安装仅测管道的余压， 而不是管道的全压， 因末端试水装置管径为DN25， 此时管道内水的速度产生的压力——即动压对压力表影响较大， 作者曾作过多次试验， 发现末端试水装置在试验时往往是零， 究其原因是压力表的安装测静压较为准确，而在水流动时仅能测系统的余压， 而不是全压，若要测全压应放大管径， 压力表的安装应把测压管引至管中心。图4 因配水干管管径较大， 可测全压。 根据末端试水装置测得准确的末端压力， 经水力计算可以确定末端试水装置的出流量。再经过管网水力计算来确定管网水头损失， 文献[3]己经作了详细的计算， 本文不再赘述。NFPA20 是不用末端试水装置来校验消防水泵的供水能力， 在本文3.3 中详细论述，因此末端试水装置检验系统的供水能力主要是检测系统管道是否被堵塞或者减压设施是否正

确， 即系统管网的阻力。但因为此时喷头的出流量较少， 文献[3 ]计算结果出流量为

1.72 L/s， 尽管因系统不同， 其出流量计算结果不尽相同， 但不可否认的是有较多的系统，末端试水装置的出流量较小， 如文献[3]的计算结果，此时对于作用面积以外的给水干管， 因管道直径较大，而流速较小， 即使有局部堵塞也因流速太小可能测试不出来， 因此该功能受到一定的限制。末端试水装置的潜在功能①②不需要在末端试水装置上设置压力表， 末端试水装置的潜在功能③必需在末端试水装置上设置压力表， ①②通过秒表来完成，③通过后水力计算来完成， 但有局限性。

3.3 系统给水性能的检测 文献[2][3]提出的检验系统的供水能力， 即系统的供水压力和流量不是完全由末端试水装置来完成的，末端试水装置测得准确的末端压力， 经水力计算可以确定末端试水装置的出流量， 再经过管网水力计算来确定和推求系统的供水能力——管网水头损失、压力和流量， 但这很难确定系统消防水泵的性能是否满足系统设计的要求。美国NFPA20[8]规定消防泵零流量时的压力不应超过系统设计额定压力的140% ， 当水泵流量为额定流量的150% 时， 此时水泵的压力不应低于额定压力的65%。末端试水装置很难测试这样大范围的水泵性能， 此NFPA20 是不用末端试水装置来校验消防水泵的供水能力， 所以末端试水装置检验系统的供水能力主要是检测系统管道是否被堵塞或者减压设施是否正确， 即系统管网的阻力。自动喷水灭火系统的消防给水系统性能的测试，必须在系统中增设必要的仪表， 通常是流量计和精密级的压力表。 文献[ 9 ]8.8.3 条规定消防水泵出水管上宜设检查用的放水阀。文献[10]7.5.4 条规定消防供水管上应装设试验和检查用压力表和65mm 的放水阀门。因此我国规范对于消防水泵的性能试验有一定的规定，只是过于粗， 在实际验收中无法应用该装置准确检测出水泵的压力和流量。 文献[ 8 ]2-14.1.2 条提出消防水泵应设置检测装置， 见图5。流量计的量程应至少为能测试消防水泵额定流量的175% 的出流量。 对于临时高压消防给水系统， 测试得消防水泵的供水性能就是系统的供水性能。

4 结论 通过本文的分析和论证， 作者认为末端试水装置具有显性功能和潜在功能。

1) 显性功能是检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警。

2) 潜在功能是 ①检验干式、预作用系统末端放水试验的出水时间不大于60s 时， 系统容积允许放大到2839L ; ②检验湿式闭式自动喷水——泡沫联用灭火系统自喷水至喷泡沫的转换时间， 按4 L/s 流量计算，不应大于3min; ③可以测试系统管网阻力， 但有一定的局限性。

3) 系统的供水能力应采用专用装置进行测试。

4) 测量末端试水装置的显性功能和潜在功能的时间段不同， 测量水流指示器、报警阀的功能应在消防水泵启动以前完成， 测量末端试水装置的潜在功能①②是从打开末端试水装置的阀门起， 到出水为止的一段时间，可能启动消防泵， 也可能不启动消防泵。对于潜在功能③， 则是必须启动消防泵后才能测试。

5) 为提高系统的可靠性可采用有自动控制功能的末端试水装置。

端试水装置 end water-test equipments

安装在系统管网或分区管网的末端，检验系统启动、报警及联动等功能的装置。

自动喷水灭火系统末端试水装置是喷洒系统的重要组成部分。规范所给末端试水装置图示有不妥之处。笔者通过推理和工程经验总结，来探讨末端试水装置的合理安装形式以及末端压力表合理读数，希望据此能促进喷洒设计技术的完善。

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自动喷水灭火系统是目前世界上公认的最有效自救灭火方式，该系统具有安全可靠，经济实用，灭火成功率高等优点。要完成一套具有以上作用特点的自动喷水灭火系统，需要设计人员全方位理解喷洒设计和安装规范，从完成的工程调试试验中不断总结，才能使其在灭火时达到良好的使用效果。

自动喷水灭火系统末端试水装置是喷洒系统的重要组成部分，通过此装置可以检测整个系统运行状况，《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084 -2001，以下简称“设计规范”), 条文解释中对此装置作用做了详细的诠释：“为了检测系统的可靠性，测试系统能否在开放一只喷头的最不利条件下可靠报警并正常启动，要求在每个报警阀的供水最不利处设置末端试水装置。末端试水装置测试的内容，包括水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃的动作是否正常，配水管道是否通畅，以及最不利点处的喷头工作压力等。”

但笔者在设计和安装过程中也发现了规范上述内容有不妥之处，在这里和大家一起探讨。首先对上述测试内容进行分析，设计规范要求此装置检测水流指示器、报警阀、水力警铃动作是否正常。为此大家应首先应了解湿式报警阀、水流指示器和流量的关系，根据《全国民用建筑工程设计技术措施建筑产品选用技术》（给水排水）提供产品技术参数：国产ZSJZ 浆状水流指示器（规格为DN100）最低动作流量15.00L/min，国产ZSFZ 报警阀（规格为DN100）最低动作流量60.00L/min。因此当管网有超过上述规定的流量，就可以达到测试管网运行状况的目的。末端试水装置的试水接头是相当于一个标准喷头的放水口，其出口的流量系数应与同楼层或防火分区内的最小流量系数喷头相同，那么在相同的工作压力下，其流量也和喷头一致。现在市场通用的标准喷头的流量系数K=80，按照设计规范规定的最不利末端要有0.05MPa 的工作压力，这样通过计算，此喷头的流量就达到了1.00L/s。所以末端试水装置在上述0.05MPa 的工作压力下，打开装置，管网流量也能达到1.00L/s，这样水流指示器，报警阀就能开始工作，进而达到测试系统可靠性的目的。

为了表示清楚，设计规范在条文解释里列出了试水装置的图例(见图2-1) ：试水装置由表前阀门、压力表、试水接头等组成。笔者认为设计规范图例有明显的不妥之处。笔者通过和几个压力表厂家联系沟通得知，厂家所生产的普通压力表、双面压力表、矩形压力表、膜片压力表等类型的表在正常情况下都只能测量静压。《常用小型仪表及特种阀门选用安装》图集（01SS105）给出了弹性压力表工作原理：“被测介质压力经仪表接头导入弹性元件使之自由端产生位移进而转换到刻度盘读数”，弹性元件一般和流速平行，因而无法把流速的动能转换到弹性元件上。而在施工时压力表取样管一般只焊接在管道上，没有迎着流体流向斜插到管道中心，所以实际测量时也只能是静压。那么此装置的表前阀门在打开之前阀后管内无水，表读数应该是零；而在打开后其静压值也接近为零，其推导过程如下：由伯诺利方程

z1+α1v12/2g+p1/ρg= z 2+α2v22/2g +p2/ρg +hι

式中 v -断面流速，m/s；

α -流速修正系数；

p/ρg-断面压头，m ；

hι -两个断面间水头损失。

见图1，以0-0为基准面分别列Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ, Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ断面间的伯诺利方程如下： z1+α1v12/2g+p1/ρg=z3+α3v32/2g +p3/ρg +hι3

由：z 1=H,

v1=0,

p1=p3=p0=0(相对压强),

z3=0,

所以：H=α3v32/2g+ hι3 （1）

z1+α1v12/2g+p1/ρg= z2+α2v22/2g +p2/ρg +hι2

由：z 1=H，

v1=0，

p1=p0=0(相对压强) ，

z2=0，

所以：H=α2v22/2g+ p2/ρg + hl2 （2）

当表前阀门完全打开，Ⅱ，Ⅲ断面管径相同，由连续性方程得v2=v3，α2=α3. 由（1），（2）式得：压力表读数p2/ρg= hι3－ hι2（两断面间水头损失）。 笔者认为测量压力表后管道水头损失在工程上毫无意义，没必要为了此而安装一个压力表，那么用压力表来实现监控系统任务就落空了，所以笔者认为图2-1图示在这一点上设计的不太合理。

而《自动喷水灭火系统施工及验收规范》（GB50261-96，2003年版，以下简称“施工规范”）的图示中则在压力表后多设置了一个阀门(见图2-2) ，试水操作人员可以在“准工作状态”下把表后阀门常闭，表前阀门常开，这样压力表可以随时显示管网末端的压力。解决了设计规范所给图例的弊端。但是，在设计规范和施工规范并没有明确规定压力表读数范围，《给水排水设计手册》(第二版，第二册) 也没有给推算压力表读数计算公式。而很多设计资料把压力表的读数和0.05Mpa 的静压力相互比较 ，认为压力表读数在大于上述压力时，此系统就能正常运行，而很多消防安装公司也是参照此标准

图1 管路图

The cutline of pipeline

进行调试，很显然这些做法都是错误的。因为当水流动的时候，在管路水头损失削减下, 0.05MPa 静压力所剩无及，那么在试水接头所流出的水量也就远远达不到报警阀报警所需数值，这样的话此系统就有可能存在延误报警的

图2 三种末端试水装置示意图

Three kinds of cutlines about the equipment detecting end-point water 隐患。

为了解决以上问题，有的消防安装公司测试的时候，在末端加一个流量计，通过比较流量计读数和报警阀工作流量值，来判断系统运行是否正常。这种方法，笔者认为比较复杂。完全可以根据图2-2给出的图例，利用“准工作状态”下压力表的读数判断系统可靠性，来减少工作量，那么找出“准工作状态”下压力表合理读数就变的非常重要。正如上述，设计规范没有明确给定数值，只有通过设计人员来计算给定。在理解了工作压力和静压的区别后，这个问题就变的清楚了，笔者认为，设计人员只要算出在试水时末端之前管路总损失，然后加上规范规定的0.05Mpa 压力值，得出的数据就是压力表最小读数。这样试水操作人员只要根据设计人员在计算书给出的数值来和压力表实际读数进行比较，就可以很清楚判断系统运行状况。

另外《全国民用建筑工程设计技术措施》（给水排水）也对末端试水装置进行图示（见图2-3）。笔者认为此图示也有明显缺陷：除了有上述设计规范图示的不足外，此装置给检修压力表带来不便。

末端试水装置在喷洒系统中起到了监测和检测作用，其重要意义不可忽视，因此喷洒设计和安装人员在这一环节上应该给与重视。由于喷洒灭火系统在中国还不是很普及，喷洒技术还不完善，所以笔者就大胆提出以上不成熟的看法，希望能对喷洒技术的发展起到积极的作用。